Усилитель систем автоматики
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
лителя на микросхемах
2.1 Анализ варианта усилителя на ИМС:
В данном варианте усилителя используем интегральную микросхему A2030H усилитель мощности низкой частоты с дифференциальным входом и двухполярным питанием и операционный усилитель 140УД10 в качестве входного, раскачивающего более мощную микросхему, каскада. Микросхему A2030H и её характеристики мы нашли в литературе [5]. Будем использовать стандартную схему включения микросхемы.
Микросхему 140УД10 также будем включать в стандартном неинвертирующем включении (см [6]):
Справочные параметры микросхем:
А2030Н:140УД10
Сопротивление нагрузки (Rн=13 Ом) в нашем случае больше чем номинальная нагрузка второго каскада. По графику, представленному в техническом описании, определим максимальную мощность, которую может выдать, на данную нагрузку, микросхема А2030Н при напряжении питания 12 В.
Получим: Это значение выше, чем заданное в техническом задании, следовательно, по этому параметру микросхема подходит.
Одна микросхема А2030Н способна обеспечить усиление в 30 дБ в заданной полосе частот.
Переведём коэффициент усиления в децибелах в коэффициент усиления по напряжению:
Это максимальное усиление, которое можно получить от одной микросхемы, так как оно меньше того, что нам надо (Ku=325), то используем каскадное соединение двух микросхем А2030Н и 140УД10.
Рассмотрим предназначение каждого элемента в стандартной схеме включения А2030Н:
R1 обеспечивает отрицательную обратную связь;
R2 определяет коэффициент усиления каскада по формуле:
R3 определяет входное сопротивление каскада;
С1 разделительная ёмкость на входе каскада;
С2 разделительный конденсатор на инвертирующем входе;
С3, С4 ёмкости, сглаживающие пульсации питания;
D1, D2 диоды, защищающие от переполюсовки питания и выбросов выходного сигнала. Эти диоды можно заменить аналогами (КД243 или КД247 с любым буквенным индексом).
Регулировку усиления будем производить изменением сопротивления в цепи обратной связи (резистор R4 второго каскада).
2.2 Расчет элементов первого каскада:
Выберем его имея в виду, что:
Выберем таким, чтобы выполнялось ранее написанное условие:
.
Поскольку от источника сигнала мы получаем меньше половины напряжения сигнала, мы должны проверить, сможем ли мы получить надлежащее усиление на данных микросхемах на двух каскадах:
при заданном К и Квц усиление каскадов К1,К2=30. Такой коэффициент усиления могут выдать обе этих микросхемы в заданном диапазоне частот.
Из условия протекания малых токов смещения
Исходя из выражения, что коэффициент усиления каскада равен:
и коэффициент усиления для первого каскада возьмём равным
Подставив полученное выражение в формулу для R3, получим:
Зная номинал R3, найдём:
Расчёт конденсатора С1 производится аналогично разделительной ёмкости в транзисторном варианте:
С2 Рассчитаем из заданной нижней граничной частоты, причём взяв её с запасом в меньшую сторону (ёмкость конденсатора увеличиваем). Частоту можно выразить через постоянную времени RC цепи.
Так как мы условились увеличить ёмкость, то возьмём её, чтобы не плодить новые номиналы ёмкостей, равной ёмкости
С1. .
Для балансировки нуля на микросхеме 140УД10 имеются два выхода. Сама цепь балансировки представляет из себя два резистора, подстроечный и постоянный (R4 и R5) следующих номиналов:
2.3 Расчет элементов второго каскада
Сопротивлениевыберем также исходя из условия, что оно должно быть на порядок меньше RвхОУ.
Из условия протекания малых токов смещения
Исходя из выражения, что коэффициент усиления каскада равен:
и коэффициент усиления для первого каскада возьмём равным
Подставив полученное выражение в формулу для R6, получим:
Зная номинал R6, найдём:
С5, С6 номиналы рекомендованы в технической документации и равны 100 нФ у каждого конденсатора.
Расчёт конденсатора С5 производится аналогично разделительной ёмкости в транзисторном варианте:
С4 рассчитаем аналогично ёмкости С2 из предыдущего каскада.
Из тех же соображений, что и в первом каскаде, возьмём номинал ёмкости равной:
2.4 Расчёт регулировки усиления:
Регулировку усиления, как и условились, будем вводить во второй каскад. Расчёт элементов регулировки такой же как и для транзисторного варианта:
Резистор R4, для обеспечения КMIN, должен быть равным:
- подстроечный резистор (СП3 28) включённый последовательно с R6.
Так как усилитель дифференциальный, и мы подбором элементов схемы старались уровнять токи смещения, то ёмкость на выходе, которая будет весьма габаритной, можно не ставить и это позволит значительно уменьшить размеры платы.
3. Конструкторская часть
В качестве материала, из которого изготавливается печатные платы транзисторного варианта и варианта на микросхемах, используем фольгированный стеклотекстолит ?/p>